JP2001323370A - Transparent conductive film deposition method, and sputtering system for use in the method - Google Patents
Transparent conductive film deposition method, and sputtering system for use in the methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置を構成するカラーフィルタ上に電極となる透明導電膜
を形成する方法及び該方法に用いるスパッタリング装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a transparent conductive film serving as an electrode on a color filter constituting a color liquid crystal display device, and a sputtering apparatus used for the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、液晶表示装置は薄型、低重量、低
消費電力の利点を生かし、ノート型パーソナルコンピュ
ータやカーナビゲーションシステムなど種々の分野にお
いて利用されるようになってきた。2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display devices have been used in various fields such as notebook personal computers and car navigation systems, taking advantage of their thinness, low weight, and low power consumption.
【0003】カラー表示の液晶表示装置に用いられるカ
ラーフィルタは、ガラスなどの透明基板上に顔料分散
法、染色法、電着法、印刷法、インクジェット法等によ
って、R(赤)、G(緑)、B(青)の三原色の所定の
形状の着色部からなる着色層を形成し、着色層上には着
色層を保護する目的で保護層を形成し、さらに保護層上
には、液晶を駆動するための透明電極が形成されてい
る。A color filter used in a liquid crystal display device for displaying a color image is formed on a transparent substrate such as glass by a pigment dispersion method, a dyeing method, an electrodeposition method, a printing method, an ink jet method, or the like. ), A colored layer composed of colored portions of predetermined shapes of the three primary colors B (blue), a protective layer is formed on the colored layer for the purpose of protecting the colored layer, and a liquid crystal is further formed on the protective layer. A transparent electrode for driving is formed.
【0004】透明電極には、通常ITO(Indium
Tin Oxide)と呼ばれる酸化スズと酸化イン
ジウムの複合酸化物からなる透明導電膜が使用されてい
る。透明導電膜の成膜方法には、蒸着、イオンプレーテ
ィング、スパッタリング等の各種の方法があるが、該透
明導電膜の下地層となる着色層や保護層は通常有機樹脂
層であるため、耐熱性の面から比較的低温での成膜が可
能な方法が求められることから、スパッタリングが広く
用いられている。The transparent electrode is usually made of ITO (Indium).
A transparent conductive film made of a composite oxide of tin oxide and indium oxide called Tin Oxide is used. There are various methods for forming the transparent conductive film, such as vapor deposition, ion plating, and sputtering. However, since the coloring layer and the protective layer serving as the base layer of the transparent conductive film are usually organic resin layers, they are heat resistant. Sputtering is widely used because a method capable of forming a film at a relatively low temperature is required from the viewpoint of properties.
【0005】透明電極として使用されるITO膜には各
種の特性が要求されるが、最近のディスプレイ画面の大
面積化、高密度化に伴い、ITO膜が液晶を駆動するた
めの電極として使用される場合には低抵抗であることが
最も重要な要件となっている。例えば、数百本という多
数の線状パターンの透明電極を有するSTN(Supe
r Twisted Nematic)方式によるカラ
ー液晶表示装置に使用する透明電極では特に低抵抗であ
ることが求められるが、最近のパーソナルコンピュータ
のディスプレイにおいて主流となっているTFT(Th
in FilmTransistor)方式のカラー液
晶表示装置に用いられる透明電極においても、画面が2
00mm×300mm程度の大きなものにおいては、画
面の周辺部と中心部との間に電位差を生じるために、2
0Ω/□以下にすることが要求されている。Although various characteristics are required for the ITO film used as the transparent electrode, the ITO film is used as an electrode for driving the liquid crystal with the recent increase in the area and the density of the display screen. In such cases, low resistance is the most important requirement. For example, an STN (SUPE) having a large number of transparent electrodes having a linear pattern of several hundreds
A transparent electrode used in a color liquid crystal display device of the r Twisted Nematic type is required to have a particularly low resistance, but a TFT (Th) which has become mainstream in recent personal computer displays.
In a transparent electrode used in a color liquid crystal display device of the in-film-transistor type, the screen has a 2
In the case of a large object having a size of about 00 mm × 300 mm, a potential difference is generated between the peripheral part and the central part of the screen.
It is required to be 0Ω / □ or less.
【0006】スパッタリング等の薄膜形成方法で製造し
たITO膜等の薄膜は、その成膜条件によって得られる
膜の特性が異なることが知られている。スパッタリング
によって析出するITO膜は成膜する基板の温度によっ
て析出物の結晶形態が異なっており、析出面の温度を3
00℃〜350℃に設定することによって析出するIT
O膜の結晶性が改善されて比抵抗が小さくなるため、低
抵抗膜を得るために基板表面をこのような温度に設定す
ることが行われている。[0006] It is known that thin films such as ITO films manufactured by a thin film forming method such as sputtering have different characteristics depending on the film forming conditions. The crystal morphology of the deposit differs depending on the temperature of the substrate on which the ITO film is deposited by sputtering.
IT deposited by setting the temperature between 00 ° C and 350 ° C
Since the crystallinity of the O film is improved and the specific resistance is reduced, the substrate surface is set to such a temperature in order to obtain a low resistance film.
【0007】しかしながら、ガラス基板のような耐熱性
基材の表面に直接ITO膜を成膜する場合には、350
℃程度の温度は何ら問題はないが、カラーフィルタの着
色層や保護層上にITO膜を設ける場合には温度に制約
がある。即ち、保護層及び着色層が有機樹脂層からなる
ため、一般に250℃程度が上限であって、300℃以
上に加熱することは不可能である。However, when an ITO film is formed directly on the surface of a heat-resistant substrate such as a glass substrate, it is difficult to form an ITO film on the substrate.
Although there is no problem about the temperature of about ° C., there is a restriction on the temperature when the ITO film is provided on the coloring layer or the protective layer of the color filter. That is, since the protective layer and the colored layer are made of an organic resin layer, the upper limit is generally about 250 ° C., and it is impossible to heat the layer to 300 ° C. or higher.
【0008】そこで、低温度で形成した高抵抗の膜であ
っても、膜厚を厚くすることによって実質的な電気抵抗
を小さくすることが考慮されるが、従来の成膜方法で得
られたITO膜は内部応力が大きいため、着色層や保護
層等の有機樹脂層上では、ITO膜の膜厚を0.2μm
以上に形成すると、ITO膜にクラックが発生したり、
着色層や保護層に細かいしわが発生して透明電極が断線
することがあり、また、光の透過率が低下するので、カ
ラーフィルタとして用いるためにはITO膜の厚さは
0.2μm以下とする必要があり、膜厚を厚くすること
による透明電極の低抵抗化には限界がある。Therefore, even if a high-resistance film is formed at a low temperature, it is considered that substantial electric resistance is reduced by increasing the film thickness. Since the ITO film has a large internal stress, the thickness of the ITO film is 0.2 μm on the organic resin layer such as the coloring layer and the protective layer.
When formed as described above, cracks occur in the ITO film,
Since fine wrinkles may occur in the colored layer and the protective layer, the transparent electrode may be broken, and the transmittance of light is reduced. Therefore, the thickness of the ITO film is 0.2 μm or less for use as a color filter. Therefore, there is a limit to reducing the resistance of the transparent electrode by increasing the film thickness.
【0009】また、液晶表示装置を製造するに当たり、
配向膜の焼成や、微小なゴミの除去のための温純水によ
る洗浄など、カラーフィルタ製造後に様々なストレスが
与えられる。このような有機樹脂層上に無機の透明導電
膜を成膜した場合、以後の液晶表示装置の製造工程にお
いて、下地の有機樹脂層にしわが入り、光透過率が低下
したり、成膜した透明導電膜にクラックが発生して、著
しく抵抗値が高くなったり、断線による表示不良を発生
することがある。In manufacturing a liquid crystal display device,
Various stresses are applied after the production of the color filter, such as baking the alignment film and washing with warm pure water to remove fine dust. When an inorganic transparent conductive film is formed on such an organic resin layer, in the subsequent steps of manufacturing a liquid crystal display device, wrinkles are formed in the underlying organic resin layer, the light transmittance is reduced, or the formed transparent conductive film is formed. Cracks may occur in the conductive film, resulting in a remarkable increase in the resistance value or display failure due to disconnection.
【0010】一方、上記透明導電膜形成用のスパッタリ
ング装置としては、基板の大型化と共に生産性に優れた
インライン装置が主流である。インライン装置は、両面
スパッタリング成膜が可能なため、生産性に優れるもの
の、以下の問題点を有する。 (1)設置スペースが大きい。 (2)基板搬送のために、基板搬送用のトレイを必要と
する。 (3)基板以外にもトレイや成膜室の壁面にも透明導電
膜が成膜されるため、発生するパーティクルが多く、ま
た、成膜室のメンテナンスが煩雑である。 (4)装置が故障により停止すると、複数のターゲット
を有する成膜室全体を大気に曝す必要があり、全ての生
産工程が停止すると共にその復旧に時間がかかる。On the other hand, as the sputtering apparatus for forming the transparent conductive film, an in-line apparatus which is large in size and excellent in productivity as well as the substrate is in use. The in-line apparatus is capable of performing double-sided sputtering film formation and thus has excellent productivity, but has the following problems. (1) Installation space is large. (2) A substrate transport tray is required for substrate transport. (3) Since the transparent conductive film is formed on the tray and the wall surface of the film formation chamber in addition to the substrate, many particles are generated, and the maintenance of the film formation chamber is complicated. (4) When the apparatus stops due to a failure, it is necessary to expose the entire film forming chamber having a plurality of targets to the atmosphere, and all the production steps are stopped, and it takes time to recover.
【0011】しかしながら、インライン装置には複数枚
取りの大型基板の特定の領域に膜を形成する場合、必然
的にトレイを用いるため、マスクの位置決め・脱着・搬
送が容易であるという利点があり、カラーフィルタに透
明導電膜を成膜する場合には特にインライン装置が用い
られている。However, the in-line apparatus has an advantage that, when a film is formed in a specific region of a large-sized substrate having a plurality of substrates, a tray is inevitably used, so that positioning, detachment and transfer of a mask are easy. When a transparent conductive film is formed on a color filter, an in-line apparatus is particularly used.
【0012】近年、上記インライン装置の問題点を考慮
して、半導体ウエハ等の小型基板の成膜やエッチングで
用いられていた枚葉式スパッタリング装置が、大型基板
のスパッタ成膜に用いられるようになった。この枚葉式
スパッタリング装置は、インライン装置に比較して生産
性はやや劣るものの、以下の利点を有する。 (1)装置の設置スペースがインライン装置の半分以下
ですむ。 (2)トレイを用いず基板のみを搬送するため、膜質の
維持が容易であると共に、発塵が少ない。 (3)対向静止成膜であるため、基板以外に成膜室の壁
面に成膜される透明導電膜が少なく、成膜室のメンテナ
ンスが容易である。 (4)複数の成膜室を備えた装置では、1つの成膜室が
故障しても、多の成膜室を用いて生産工程を続行するこ
とができる。In recent years, in consideration of the problems of the above-described in-line apparatus, a single-wafer sputtering apparatus which has been used for film formation and etching of a small substrate such as a semiconductor wafer is now being used for sputtering film formation of a large substrate. became. The single-wafer sputtering apparatus has the following advantages, although the productivity is slightly inferior to the in-line apparatus. (1) The installation space for the device is less than half that of the inline device. (2) Since only the substrate is transported without using a tray, the film quality can be easily maintained, and the generation of dust is small. (3) Since the film is opposed stationary film formation, the amount of the transparent conductive film formed on the wall surface of the film formation chamber other than the substrate is small, and the maintenance of the film formation chamber is easy. (4) In an apparatus including a plurality of film formation chambers, even if one film formation chamber fails, the production process can be continued using the plurality of film formation chambers.
【0013】しかしながら、カラーフィルタの透明導電
膜形成工程には、マスク成膜の容易性からインライン装
置が用いられており、枚葉式スパッタリング装置は用い
られていなかった。However, in the step of forming a transparent conductive film for a color filter, an in-line apparatus is used because of ease of forming a mask, and a single-wafer sputtering apparatus is not used.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、カラ
ーフィルタ上に膜質の優れた透明導電膜を生産性良くス
パッタ成膜する方法を提供することにあり、具体的に
は、枚葉式でカラーフィルタ上に低抵抗で光透過率の高
い透明導電膜を成膜する方法、及び、該方法に用いる枚
葉式スパッタリング装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for forming a transparent conductive film having excellent film quality on a color filter by sputtering with high productivity. To provide a method for forming a transparent conductive film having low resistance and high light transmittance on a color filter, and a single-wafer sputtering apparatus used in the method.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、透明基
板上に複数の着色部を備えたカラーフィルタ上に透明導
電膜をスパッタリングにより形成するための枚葉式スパ
ッタリング装置であって、搬送室の周囲に、少なくとも
一つの搬入搬出室、少なくとも一つのスパッタリング
室、少なくとも一つの加熱室を、それぞれ搬送室とはゲ
ートバルブを介して連通して配置したことを特徴とする
スパッタリング装置である。The first aspect of the present invention is a single-wafer sputtering apparatus for forming a transparent conductive film by sputtering on a color filter having a plurality of colored portions on a transparent substrate, A sputtering apparatus, wherein at least one carry-in / out chamber, at least one sputtering chamber, and at least one heating chamber are arranged around the transfer chamber and communicate with the transfer chamber via a gate valve. .
【0016】本発明の第二は、透明基板上に複数の着色
部を備えたカラーフィルタ上に、上記本発明のスパッタ
リング装置を用いてスパッタリングにより透明導電膜を
形成する方法であって、搬入搬出室にカラーフィルタを
搬入し、搬送室を介して該カラーフィルタをスパッタリ
ング室内に搬送してスパッタリングにより透明導電膜を
成膜した後、搬送室を介して該カラーフィルタを加熱室
に搬送して成膜時よりも高温で加熱アニール処理を施し
た後、搬送室を介して搬入搬出室に搬送することを特徴
とする透明導電膜形成方法である。The second aspect of the present invention is a method of forming a transparent conductive film on a color filter having a plurality of colored portions on a transparent substrate by sputtering using the sputtering apparatus of the present invention. The color filter is carried into the chamber, the color filter is transported into the sputtering chamber via the transport chamber, a transparent conductive film is formed by sputtering, and then the color filter is transported to the heating chamber via the transport chamber. This is a method for forming a transparent conductive film, wherein a heat annealing treatment is performed at a higher temperature than at the time of film formation, and then the film is transferred to a loading / unloading chamber via a transfer chamber.
【0017】上記本発明の透明導電膜形成方法は、透明
導電膜がIn2O3を主体とする金属酸化物からなるこ
と、特に、ITOからなること、さらにこの場合、成膜
温度が150℃以下であること、成膜後の加熱アニール
処理における加熱時間が5分以下であること、を好まし
い態様として含むものである。また、本発明の透明導電
膜形成方法は、成膜後の加熱アニール処理における加熱
温度が250℃以下であること、成膜後の加熱アニール
処理をホットプレート上で行うこと、成膜後の加熱アニ
ール処理を不活性ガス雰囲気中にて行うこと、カラーフ
ィルタの着色部がインクジェット方式により着色されて
いること、を好ましい態様として含むものである。In the method for forming a transparent conductive film according to the present invention, the transparent conductive film is made of a metal oxide mainly composed of In 2 O 3 , particularly made of ITO. It is preferable that the heating time in the heat annealing after the film formation is 5 minutes or less. Further, in the method for forming a transparent conductive film of the present invention, the heating temperature in the heat annealing after the film formation is 250 ° C. or less; the heat annealing after the film formation is performed on a hot plate; Preferably, the annealing treatment is performed in an inert gas atmosphere, and the colored portion of the color filter is colored by an inkjet method.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】図1は本発明の枚葉式スパッタリ
ング装置の一実施形態の構成を示す模式図である。図
中、11、12は搬入搬出室、13は加熱室、14〜1
6はスパッタ室、17は基板搬送用ロボットを内蔵する
搬送室であり、このロボットによって11〜16の各室
間での基板の搬送を行う。各室と搬送室17との間はゲ
ートバルブによって仕切られており、独立に排気運転さ
れる。18、19は複数の基板が収納できる外部カセッ
トであり、20の移載ロボットで搬入搬出室11、12
と外部カセット18、19間での基板の搬送を行う。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of a single wafer sputtering apparatus according to the present invention. In the figure, 11 and 12 are loading / unloading rooms, 13 is a heating room, and 14-1.
Reference numeral 6 denotes a sputtering chamber, and reference numeral 17 denotes a transfer chamber containing a substrate transfer robot, which transfers the substrate between the chambers 11 to 16 by the robot. Each chamber and the transfer chamber 17 are separated by a gate valve, and are independently operated for exhaust. Reference numerals 18 and 19 denote external cassettes capable of storing a plurality of substrates.
And transfer of the substrate between the external cassettes 18 and 19.
【0019】スパッタ室14〜16におけるスパッタリ
ング方式は、デポアップ、デポダウン、サイドデポ等の
いずれでもかまわないが、デポアップではパーティクル
発生時にターゲット表面にパーティクルが落ちると異常
放電等を引き起こす原因となり好ましくない。基板上へ
のパーティクル付着の面からサイドデポが有利である。The sputtering method in the sputtering chambers 14 to 16 may be any of deposit up, deposit down, side deposit, etc. However, in the case of deposit up, when particles fall on the target surface at the time of generation of particles, abnormal discharge or the like is caused, which is not preferable. Side deposition is advantageous in terms of particle adhesion on the substrate.
【0020】図2に、サイドデポ方式のスパッタ室内の
模式図を示す。図中、21はマスク付き基板、22は均
熱板である。23はヒータ内蔵の支持台であり、水平搬
送されたマスク付き基板21をスパッタ時にほぼ直立さ
せる機構を有する。25はスパッタ用のバッキングプレ
ート上にスパッタ材料が形成されたターゲット、26は
搬送室とスパッタ室をつなぐゲートバルブ、27は室内
を真空に保つための排気口である。FIG. 2 is a schematic view showing the inside of a sputtering chamber of a side deposition system. In the figure, 21 is a substrate with a mask, and 22 is a soaking plate. Reference numeral 23 denotes a support base with a built-in heater, and has a mechanism for making the substrate 21 with a mask conveyed horizontally convey substantially upright during sputtering. Reference numeral 25 denotes a target on which a sputtering material is formed on a backing plate for sputtering, reference numeral 26 denotes a gate valve connecting the transfer chamber and the sputtering chamber, and reference numeral 27 denotes an exhaust port for keeping the interior of the chamber at a vacuum.
【0021】本発明の透明導電膜形成方法は、図1に例
示した枚葉式スパッタリング装置を用い、連続運転時に
おいては、外部カセット18、19から移載ロボット2
0を用いて複数枚のカラーフィルタを同時に大気開放さ
れた搬入搬送室11或いは12の装置内専用カセットに
投入する。カラーフィルタ投入後、搬入搬出室11或い
は12は真空に排気され、カラーフィルタを搬送室17
を介してスパッタ室14〜16のいずれかに搬送する。
カラーフィルタはスパッタ室14〜16に搬送された
後、均熱板上で脱ガス、成膜温度を上げる等の目的によ
り加熱が開始される。目的とする加熱終了後、透明導電
膜の成膜が開始され、所望の膜厚に成膜された後、再び
搬送室17を介して加熱室13に搬送される。加熱室1
3ではスパッタ室14〜16よりも高い温度に保たれた
ホットプレートもしくは室内全体を加熱するオーブンに
より、成膜時より高い温度にカラーフィルタを加熱して
透明導電膜に加熱アニール処理を施す。加熱アニール処
理の終了したカラーフィルタは搬送室17を介して搬入
搬送室11或いは12の装置内専用カセットに戻され、
この専用カセットに所定の枚数の成膜及び加熱アニール
処理済みのカラーフィルタが収納された後、大気開放さ
れて外部カセット18或いは19に搬送される。The method for forming a transparent conductive film according to the present invention uses the single-wafer sputtering apparatus exemplified in FIG.
Using 0, a plurality of color filters are simultaneously loaded into a dedicated cassette in the apparatus of the carry-in transfer chamber 11 or 12 which is opened to the atmosphere. After loading the color filters, the loading / unloading chamber 11 or 12 is evacuated to a vacuum, and the color filters are transferred to the transport chamber 17.
And is transported to any of the sputtering chambers 14 to 16.
After being transported to the sputtering chambers 14 to 16, the color filter is heated on the soaking plate for the purpose of degassing, raising the film forming temperature, and the like. After the target heating is completed, the formation of the transparent conductive film is started. After the film is formed to a desired film thickness, the film is transferred again to the heating chamber 13 via the transfer chamber 17. Heating room 1
In 3, the color filter is heated to a temperature higher than that at the time of film formation by a hot plate maintained at a higher temperature than the sputtering chambers 14 to 16 or an oven for heating the entire chamber, and the transparent conductive film is subjected to heat annealing. The heat-annealed color filters are returned via the transfer chamber 17 to the dedicated cassette in the transfer chamber 11 or 12.
After a predetermined number of color filters that have been subjected to film formation and heat annealing have been stored in this dedicated cassette, they are released to the atmosphere and conveyed to the external cassette 18 or 19.
【0022】また、本発明において、透明導電膜を成膜
する領域を制限する(特定のパターン形状に選択的に成
膜する)場合には、搬入搬出室11、12にカラーフィ
ルタを投入する前に、予めカラーフィルタにマスクを取
り付け、該マスク付きのカラーフィルタを成膜基板とし
て搬入搬出室11、12に投入し、成膜する。即ち、本
発明の枚葉式スパッタリング装置においては、搬入搬出
室11、12に投入された複数のカラーフィルタを、そ
れらを収納する専用のカセットから、搬送室17内の専
用ロボットにより逐次基板のみをスパッタ室14〜16
に搬送するため、搬送搬出室11、12に投入する前に
マスクをカラーフィルタに対して位置出しし、且つカラ
ーフィルタに固定しておくことが好ましい。In the present invention, when the area where the transparent conductive film is to be formed is limited (the film is selectively formed into a specific pattern shape), the color filters are not loaded into the loading / unloading chambers 11 and 12. Then, a mask is attached to the color filter in advance, and the color filter with the mask is loaded into the carry-in / carry-out chambers 11 and 12 as a film formation substrate to form a film. That is, in the single-wafer sputtering apparatus of the present invention, a plurality of color filters loaded into the carry-in / carry-out chambers 11 and 12 are sequentially transferred from a dedicated cassette for accommodating the color filters to a dedicated robot in the transfer chamber 17 so that only the substrates are sequentially processed. Sputter chamber 14-16
Therefore, it is preferable that the mask is positioned with respect to the color filters and is fixed to the color filters before the masks are introduced into the transfer chambers 11 and 12.
【0023】図3にマスク付きのカラーフィルタの一例
の模式図を示す。カラーフィルタに対する位置出しに
は、カラーフィルタの2辺を基準面として、それらに対
応する位置にある基準ピンに突き当てることによりマス
クの位置出しを行う方法、或いはカラーフィルタに形成
されたブラックマトリクスと共に設けられたアライメン
トマークをビジョンセンサー等で検知し、マスクを合わ
せる方法などがあるが、本発明ではこれらに限定される
ものではない。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a color filter with a mask. The position of the mask with respect to the color filter can be determined by using two sides of the color filter as reference planes and locating the mask by abutting the reference pins at corresponding positions, or by using a black matrix formed on the color filter. There is a method of detecting the provided alignment mark with a vision sensor or the like and aligning the mask, but the present invention is not limited thereto.
【0024】図3中、31はカラーフィルタ、32は成
膜領域を制限するためのマスク、33はマスク32とカ
ラーフィルタ31を仮固定するための仮固定治具であ
る。仮固定治具33はマスク32とカラーフィルタ31
とを挟み込むようにして、板バネの作用により固定を行
う。図3に示した仮固定の方法では、カラーフィルタの
短辺方向の2箇所のみを固定しているが、カラーフィル
タ31のサイズ、マスク32の大きさや重量等必要に応
じて固定箇所を増やしても良い。In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a color filter, 32 denotes a mask for limiting a film formation area, and 33 denotes a temporary fixing jig for temporarily fixing the mask 32 and the color filter 31. The temporary fixing jig 33 includes a mask 32 and a color filter 31.
Are fixed by the action of a leaf spring. In the temporary fixing method shown in FIG. 3, only two positions in the short side direction of the color filter are fixed. However, the number of fixing positions may be increased as necessary, such as the size of the color filter 31 and the size and weight of the mask 32. Is also good.
【0025】本発明においてマスクを用いる場合、
(i)後述するように磁石にてスパッタ室14〜16内
で固定できるように磁性材料からなること、(ii)カ
ラーフィルタと熱膨張率が近いこと、(iii)形状転
写の上では薄い方が好ましいが、取り扱い上適度な剛性
を有すること、が望ましい。特に、透明導電膜形成時に
マスクとカラーフィルタとをさらに密着させるため、マ
スクとして磁性材料からなるものを用い、マスク付きカ
ラーフィルタを保持する均熱板(図2の22)にマスク
形状に合わせた磁石を固定設置することが望ましい。When a mask is used in the present invention,
(I) It is made of a magnetic material so that it can be fixed in the sputtering chambers 14 to 16 by a magnet as described later. (Ii) The thermal expansion coefficient is close to that of the color filter. (Iii) Thinner in shape transfer. Is preferable, but it is desirable to have moderate rigidity in handling. In particular, in order to further adhere the mask and the color filter during the formation of the transparent conductive film, a mask made of a magnetic material was used, and the shape of the mask was matched to that of the heat equalizing plate (22 in FIG. 2) holding the color filter with the mask. It is desirable to fix the magnet.
【0026】インライン装置の場合には、位置出しをし
たマスク付き基板をトレイに設置するが、この時マスク
付き基板をトレイに固定するため、磁性材料からなるマ
スクと磁石を埋め込んだ背板を用いる。そのため、イン
ライン装置においては、マスク成膜に用いる全てのトレ
イにマスク形状に合わせた磁石を埋め込んだ背板を用い
る必要があった。しかしながら、本発明では、スパッタ
室14〜16内のマスク付きカラーフィルタを保持する
均熱板にのみ磁石を取り付ければよい。In the case of an in-line apparatus, the positioned substrate with a mask is set on a tray. At this time, in order to fix the substrate with the mask on the tray, a back plate in which a mask made of a magnetic material and a magnet are embedded is used. . Therefore, in the in-line apparatus, it is necessary to use a back plate in which magnets corresponding to the mask shape are embedded in all trays used for mask film formation. However, in the present invention, the magnet may be attached only to the heat equalizing plate that holds the color filter with the mask in the sputtering chambers 14 to 16.
【0027】図4に、成膜時のスパッタ室14〜16内
の模式断面図を示す。図中、41はカラーフィルタ、4
2はマスク、43はカラーフィルタとマスクとを固定す
る仮固定治具、44は均熱板、45は支持台、46はカ
ラーフィルタ加熱用のヒータ、47は均熱板の内部に埋
め込まれた磁石、48はカラーフィルタ脱落防止用のピ
ンである。FIG. 4 is a schematic sectional view of the inside of the sputtering chambers 14 to 16 during film formation. In the figure, 41 is a color filter, 4
2 is a mask, 43 is a temporary fixing jig for fixing the color filter and the mask, 44 is a soaking plate, 45 is a support base, 46 is a heater for heating the color filter, and 47 is embedded inside the soaking plate. The magnet 48 is a pin for preventing the color filter from falling off.
【0028】マスク42は均熱板44に埋め込まれた磁
石47によって成膜中は隙間なくカラーフィルタ41に
密着するため、マグネトロンスパッタリングを行うため
のターゲット裏面のカソードマグネットによる磁場にも
影響されることなく、マスクの位置ずれを起こさずにシ
ャープなパターンの透明導電膜が形成される。尚、磁石
47は加熱によって減磁しない材質が好ましく、具体的
には、Sm−Co系、Al−Ni−Co系等が望まし
い。Since the mask 42 is in close contact with the color filter 41 without any gap during film formation by the magnet 47 embedded in the heat equalizing plate 44, the mask 42 is also affected by the magnetic field of the cathode magnet on the back surface of the target for magnetron sputtering. In addition, a transparent conductive film having a sharp pattern is formed without causing mask displacement. The magnet 47 is preferably made of a material that does not become demagnetized by heating, and specifically, is preferably an Sm-Co-based material, an Al-Ni-Co-based material, or the like.
【0029】本発明により形成される透明導電膜として
は、金属酸化物からなる膜が好ましく、具体的には、S
nO2、In2O3、ITO、ZnO等が挙げられるが、
200〜250℃程度の低温で良好な比抵抗と高透過率
が得られるという観点から、In2O3を主体とする金属
酸化物、特にITOが望ましい。As the transparent conductive film formed according to the present invention, a film made of a metal oxide is preferable.
nO 2 , In 2 O 3 , ITO, ZnO, and the like.
From the viewpoint that good specific resistance and high transmittance can be obtained at a low temperature of about 200 to 250 ° C., a metal oxide mainly containing In 2 O 3 , particularly ITO is desirable.
【0030】本発明者等は、液晶表示装置のカラーフィ
ルタの着色層或いは保護層上に透明導電膜を設けた場合
に、以後の液晶表示装置のセル組み工程において、クラ
ックやしわが発生する原因について検討した結果、以下
の理由によることを見出した。The present inventors have found that when a transparent conductive film is provided on a colored layer or a protective layer of a color filter of a liquid crystal display device, cracks and wrinkles may occur in a cell assembling process of the liquid crystal display device thereafter. As a result of studying the above, it was found that the following reasons existed.
【0031】ITO透明導電膜の線膨張係数は40×1
0-7〜50×10-7/℃程度である。しかしながら、カ
ラーフィルタにおいてその下地となる着色層や保護層に
使用される有機樹脂の線膨張係数は300×10-7〜7
00×10-7/℃程度あり、一桁近く大きい。また、有
機材料は無機材料に比べて水分を吸い易く、水分等によ
る膨潤によっても体積が大きく変化する。The linear expansion coefficient of the ITO transparent conductive film is 40 × 1.
It is about 0 -7 to 50 × 10 -7 / ° C. However, the linear expansion coefficient of the organic resin used for the underlying colored layer and protective layer in the color filter is 300 × 10 -7 to 7
It is about 00 × 10 −7 / ° C., which is almost an order of magnitude larger. Further, an organic material absorbs moisture more easily than an inorganic material, and its volume is greatly changed by swelling due to moisture or the like.
【0032】液晶表示装置のセル組み工程においては、
カラーフィルタ上の透明導電膜表面付着した微小なゴミ
を洗浄するため、先ず、温純水による洗浄が行われる。
この時、カラーフィルタには熱と水分が同時にかかるた
め、熱膨張係数が大きく膨潤し易い有機樹脂層は透明導
電膜より体積変化が大きい。そのため、透明導電膜の圧
縮応力が大きい場合にはクラックやしわが発生し易く、
該応力が小さい場合にはクラックやしわが発生しにくい
ことを見出した。In the cell assembling process of the liquid crystal display device,
First, cleaning with warm pure water is performed in order to clean fine dust adhered to the surface of the transparent conductive film on the color filter.
At this time, since heat and moisture are simultaneously applied to the color filter, the organic resin layer having a large thermal expansion coefficient and swelling easily has a larger volume change than the transparent conductive film. Therefore, when the compressive stress of the transparent conductive film is large, cracks and wrinkles are likely to occur,
It has been found that when the stress is small, cracks and wrinkles hardly occur.
【0033】薄膜の応力は、予め二軸弾性係数のわかっ
ている(110)シリコンウエハ等を基板として該基板
に成膜し、応力のかかった薄膜の成膜による基板の曲率
半径の変化をレーザー光の反射強度により測定し、次の
方程式を用いて基板の曲率半径から導くことができる。The stress of the thin film is obtained by forming a film on a substrate using a (110) silicon wafer or the like whose biaxial elasticity coefficient is known in advance, and measuring the change in the radius of curvature of the substrate due to the formation of the stressed thin film by laser. It is measured by the reflection intensity of light and can be derived from the radius of curvature of the substrate using the following equation:
【0034】σ=Eh2/6(1−ν)Rt (1) 上記式において、E/(1−ν):基板の二軸弾性係
数、h:基板の厚さ(m)、t:膜厚(m)、R:基板
の有効曲率半径(m)、σ:薄膜の平均応力(Pa)[0034] In σ = Eh 2/6 (1 -ν) Rt (1) the above formula, E / (1-ν) : biaxial elastic modulus of the substrate, h: thickness of the substrate (m), t: film Thickness (m), R: effective radius of curvature of substrate (m), σ: average stress of thin film (Pa)
【0035】上記有効曲率半径Rは基板となるシリコン
ウエハの成膜前の曲率半径R1と薄膜成膜後の曲率半径
R2より、 R=(R1R2)/(R1−R2) (2) より求められる。また、曲率半径の測定は、触針式段差
計などによっても測定可能である。The effective radius of curvature R is obtained from the radius of curvature R 1 before the film formation of the silicon wafer serving as the substrate and the radius of curvature R 2 after the film formation of the thin film as follows: R = (R 1 R 2 ) / (R 1 −R 2) (2) It is obtained from (2). The radius of curvature can also be measured with a stylus-type step meter or the like.
【0036】ITO膜の応力はスパッタ圧、成膜ガスの
酸素分圧、温度などの成膜条件によって変化する。各基
板温度で膜厚130nmのITO膜を成膜した後、23
0℃で10分間の加熱アニール処理を行い、得られたI
TO膜の膜応力を上記した方法を用いて測定した。図5
に成膜時の基板温度に対するITO膜の膜応力の変化を
示す。膜応力は成膜時の基板温度に対して単調に増加
し、成膜温度250℃では約1200MPaもの大きな
収縮応力を有する。The stress of the ITO film changes depending on film forming conditions such as a sputtering pressure, a partial pressure of oxygen of a film forming gas, and a temperature. After forming a 130 nm thick ITO film at each substrate temperature, 23
Heat annealing treatment was performed at 0 ° C. for 10 minutes.
The film stress of the TO film was measured using the method described above. FIG.
FIG. 4 shows the change in the film stress of the ITO film with respect to the substrate temperature during film formation. The film stress monotonously increases with respect to the substrate temperature during film formation, and has a large contraction stress of about 1200 MPa at a film formation temperature of 250 ° C.
【0037】また、膜応力は成膜時の基板温度が150
℃以上になると急激に増加する。これは、ITOの結晶
化温度が150〜180℃程度であるためと考えられ
る。そのため、クラックやしわの発生を抑えるために
は、本発明においては成膜時の基板温度、即ちカラーフ
ィルタの温度を150℃以下にして膜応力を低くするこ
とが好ましい。さらには、あらゆる種類のカラーフィル
タ上であらゆる信頼性を満足するためには、応力として
圧縮側200MPa程度となることが好ましく、この点
から、成膜時のカラーフィルタの温度は100℃以下と
することが望ましい。The film stress is set at a substrate temperature of 150 during film formation.
When the temperature rises above ℃, it increases rapidly. This is considered because the crystallization temperature of ITO is about 150 to 180 ° C. Therefore, in order to suppress the occurrence of cracks and wrinkles, in the present invention, it is preferable to lower the film stress by setting the substrate temperature during film formation, that is, the temperature of the color filter to 150 ° C. or lower. Further, in order to satisfy all reliability on all types of color filters, it is preferable that the stress is about 200 MPa on the compression side, and from this point, the temperature of the color filters during film formation is 100 ° C. or less. It is desirable.
【0038】透明導電膜は、スパッタリングによる成膜
時のカラーフィルタ温度を低くすることによってその応
力を低減し、クラックやしわの発生を抑えることができ
るが、透過率及び比抵抗の面においては、その後の加熱
アニール処理による結晶化工程が必須である。当該加熱
アニール処理における加熱温度は、成膜温度よりも高
く、カラーフィルタの耐熱性の観点から250℃以下で
加熱されることが好ましい。加熱温度が高すぎる場合に
は、カラーフィルタの着色層が熱によりダメージを受
け、色が抜ける、くすむなどの問題を生じる。透過率、
比抵抗が所望の値で得られるのであれば、230℃程度
で加熱アニール処理を行うことが望ましい。The transparent conductive film can reduce the stress by lowering the color filter temperature at the time of film formation by sputtering, and can suppress the occurrence of cracks and wrinkles. However, in terms of transmittance and specific resistance, A subsequent crystallization step by heat annealing is essential. The heating temperature in the heat annealing treatment is preferably higher than the film formation temperature, and is preferably heated to 250 ° C. or less from the viewpoint of the heat resistance of the color filter. If the heating temperature is too high, the colored layer of the color filter is damaged by heat, causing problems such as loss of color and dullness. Transmittance,
If the specific resistance can be obtained at a desired value, it is desirable to perform the heat annealing at about 230 ° C.
【0039】透明導電膜成膜後の加熱アニール処理に用
いる加熱装置としては、オーブンやホットプレートが一
般的に用いられ、加熱アニール処理時の雰囲気として
は、大気中、真空中、不活性ガス(Ar、N2)雰囲気
等が用いられている。枚葉式スパッタリング装置におい
ては、基板を1枚ずつ処理するため、基板1枚当たりに
要する成膜タクトと加熱アニール処理タクトがほぼ等し
くなることが要求される。また、枚葉式スパッタリング
装置のメリットの一つである設置面積の点から、加熱室
はできる限り小型化することが求められている。An oven or a hot plate is generally used as a heating device used for the heat annealing treatment after the formation of the transparent conductive film, and the atmosphere during the heat annealing treatment is air, vacuum, inert gas ( An Ar, N 2 ) atmosphere or the like is used. In the single-wafer sputtering apparatus, since the substrates are processed one by one, it is required that the film forming tact required per one substrate and the heat annealing tact be substantially equal. In addition, in view of the installation area, which is one of the advantages of the single-wafer sputtering apparatus, it is required to reduce the size of the heating chamber as much as possible.
【0040】図6にオーブンとホットプレートをそれぞ
れ用いた場合における、基板投入後の加熱時間に対する
基板の表面温度を示す。尚、いずれの場合もチャンバー
の雰囲気は真空とし、基板としてガラス基板を用いてい
る。図6から明らかなように、ホットプレートを用いた
場合には基板の表面温度は5分程度で安定するのに対
し、オーブンを用いた場合には基板表面の温度は徐々に
上昇し、5分では安定しない。これは、ホットプレート
を用いた場合には、加熱されたプレート上にガラス基板
を直接載せて、伝導熱によって急速に基板を加熱するの
に対して、オーブンを用いた場合には、チャンバー内が
真空であるため、輻射熱のみによって加熱されるためで
ある。このことから、加熱アニール処理にかかる時間を
短縮し、生産性を上げるためにはホットプレートを用い
ることが望ましい。FIG. 6 shows the surface temperature of the substrate with respect to the heating time after loading the substrate when using an oven and a hot plate, respectively. In each case, the atmosphere in the chamber was vacuum, and a glass substrate was used as the substrate. As is clear from FIG. 6, when the hot plate is used, the surface temperature of the substrate is stabilized in about 5 minutes, whereas when the oven is used, the temperature of the substrate surface gradually increases, and the Is not stable. This is because when a hot plate is used, a glass substrate is directly placed on a heated plate and the substrate is rapidly heated by conduction heat. This is because, because of the vacuum, it is heated only by radiant heat. For this reason, it is desirable to use a hot plate in order to shorten the time required for the heat annealing treatment and increase the productivity.
【0041】また、図7に、ITO膜の比抵抗の加熱ア
ニール処理時間依存性を示す。加熱アニール処理はそれ
ぞれ大気雰囲気中、Ar(50Pa)雰囲気中にて行っ
た。大気雰囲気中で加熱アニール処理を行う場合に比べ
て、Ar雰囲気中で加熱アニール処理を行った場合の方
が短時間で比抵抗が下がっている。これは、大気中のH
2OやO2が加熱アニール処理によるITOの結晶化を阻
害することが原因と考えられる。FIG. 7 shows the dependency of the resistivity of the ITO film on the time of the heat annealing treatment. The heat annealing treatment was performed in an air atmosphere and an Ar (50 Pa) atmosphere, respectively. Compared with the case where the heat annealing is performed in the air atmosphere, the specific resistance is reduced in a short time when the heat annealing is performed in the Ar atmosphere. This is due to atmospheric H
It is considered that the cause is that 2 O and O 2 inhibit crystallization of ITO due to the heat annealing treatment.
【0042】図8に、真空中の場合とAr(50Pa)
雰囲気とでそれぞれ加熱アニール処理を行った際の、加
熱時間に対するガラス基板表面温度を示す。Arを導入
しない真空中で処理を行った場合に比べて、Ar雰囲気
中で処理を行った場合の方が急速に基板表面温度が上昇
し、3分程度の加熱時間で安定する。真空中の場合に
は、ホットプレートからの伝導熱のみしか昇温に寄与し
ないのに対し、Ar雰囲気中では、ガスによる熱伝導の
寄与があるため、急速に基板表面温度が上昇するものと
考えられる。FIG. 8 shows a case in a vacuum and Ar (50 Pa).
The table shows the surface temperature of the glass substrate with respect to the heating time when the heat annealing treatment is performed in each of the atmosphere and the atmosphere. Compared to the case where the processing is performed in a vacuum where Ar is not introduced, the substrate surface temperature increases more rapidly when the processing is performed in an Ar atmosphere, and is stabilized in a heating time of about 3 minutes. In vacuum, only the conduction heat from the hot plate contributes to the temperature rise, whereas in the Ar atmosphere, the heat conduction by the gas contributes, so the substrate surface temperature is thought to rise rapidly. Can be
【0043】以上のことから、本発明にかかる加熱アニ
ール処理によってITO膜の膜特性を向上し、且つ生産
性良くITO膜を製造するためには、加熱アニール処理
における雰囲気は不活性ガス中にてホットプレートを用
いて行うことが好ましい。また、成膜時間及び200〜
250℃程度で加熱アニール処理を行うという観点か
ら、加熱アニール処理にかかる時間は5分以下にするこ
とが好ましい。これらの条件を満足することによって、
得られるITO膜の比抵抗を2.5×10-4Ωcm以下
とすることができ、膜特性が均一な安定したITO膜を
得ることができる。As described above, in order to improve the film characteristics of the ITO film by the heat annealing treatment according to the present invention and to manufacture the ITO film with good productivity, the atmosphere in the heat annealing treatment is performed in an inert gas atmosphere. It is preferable to use a hot plate. In addition, the film formation time and 200 to
From the viewpoint of performing the heat annealing at about 250 ° C., the time required for the heat annealing is preferably 5 minutes or less. By satisfying these conditions,
The specific resistance of the obtained ITO film can be 2.5 × 10 −4 Ωcm or less, and a stable ITO film having uniform film characteristics can be obtained.
【0044】[0044]
【実施例】(実施例1)ガラス基板(コーニング社製
「1737」、360mm×465mm×0.7mm)
上にブラックマトリクス、着色層、保護層を順次形成
し、カラーフィルタA、Bを得た。カラーフィルタAは
樹脂層にインクジェット法によりR、G、Bの水性イン
クを付与することによって着色して形成したカラーフィ
ルタであり、カラーフィルタBは感光性レジストに各顔
料を分散させてR、G、Bの各着色層を順次形成したカ
ラーフィルタである。(Example 1) Glass substrate (Corning “1737”, 360 mm × 465 mm × 0.7 mm)
A black matrix, a coloring layer, and a protective layer were sequentially formed thereon, and color filters A and B were obtained. The color filter A is a color filter formed by coloring the resin layer by applying R, G, and B aqueous inks by an ink jet method, and the color filter B is obtained by dispersing each pigment in a photosensitive resist, and , B are sequentially formed.
【0045】マスクとして、Fe−Ni合金(42アロ
イ)材を用い、マスクの厚さは0.2mmとし、マスク
の開口部形状はフォトリソによるエッチングによって形
成した。該マスクのカラーフィルタに対する位置出し
は、該マスクをカラーフィルタに被せ、専用のステージ
上でカラーフィルタ、マスク共に基準面となる2辺を専
用ステージ上に設けられた基準ピンに突き当てることに
よって行った。次いで、マスクとカラーフィルタとを仮
固定治具により固定した。The mask was made of an Fe—Ni alloy (42 alloy), the thickness of the mask was 0.2 mm, and the opening of the mask was formed by etching with photolithography. The positioning of the mask with respect to the color filter is performed by covering the mask with the color filter, and abutting two sides of the color filter and the mask on a dedicated stage with reference pins provided on the dedicated stage. Was. Next, the mask and the color filter were fixed with a temporary fixing jig.
【0046】以上のようにして用意したマスク付きカラ
ーフィルタを、外部カセットから図1に示す構成の枚葉
式スパッタリング装置に投入し、スパッタ室の均熱板上
にて下記表1に示す成膜温度にカラーフィルタを加熱し
た後ITO膜を成膜した。ターゲットには、In2O3に
SnO2を10重量%含有した焼結体であり、純度が9
9.9%、相対密度が98%以上のものを用いた。成膜
条件としては、クライオポンプにより5×10-5Pa以
下に排気された状態でAr流量を180sccm、O2
流量を2.5sccmとし、スパッタ圧力を0.6Pa
とした。成膜時にはターゲットの後ろに配置されたカソ
ードマグネットを揺動させることによって面内で膜厚が
均一になるように制御を行った。ITO膜厚は135n
mとなるに成膜した。また、スパッタ室内ではマスクが
カラーフィルタとより密着するように、均熱板内にはS
m−Co系マグネットをマスクの形状に合わせて配置
し、カラーフィルタが該マグネットによってマスクに挟
み込まれるような形のまま、成膜を行った。The color filter with the mask prepared as described above is loaded from an external cassette into a single-wafer sputtering apparatus having the structure shown in FIG. After heating the color filter to the temperature, an ITO film was formed. The target was a sintered body containing 10% by weight of SnO 2 in In 2 O 3 and having a purity of 9%.
One having a relative density of 9.9% and a relative density of 98% or more was used. As the film formation conditions, 180 sccm of Ar flow rate in a state of being evacuated to 5 × 10 -5 Pa or less by a cryopump, O 2
The flow rate is 2.5 sccm, and the sputtering pressure is 0.6 Pa
And At the time of film formation, control was performed by swinging a cathode magnet disposed behind the target so that the film thickness was uniform in the plane. ITO film thickness is 135n
m was formed. In the sputter chamber, S is provided in the soaking plate so that the mask is more closely attached to the color filter.
The m-Co-based magnet was arranged according to the shape of the mask, and the film was formed while the color filter was sandwiched between the masks.
【0047】その後、マスク付きカラーフィルタを加熱
室に搬送し、加熱アニール処理を施した。加熱室はクラ
イオポンプにより1.0×10-4Pa以下に排気された
状態でArを導入し、50Paに保った状態で上記マス
ク付きカラーフィルタを5分間加熱した。加熱アニール
処理の終了したカラーフィルタは搬入搬出室の専用カセ
ットに回収した後、大気開放して外部カセットに取り出
した。Thereafter, the color filter with the mask was conveyed to a heating chamber and subjected to a heat annealing treatment. The heating chamber was evacuated to 1.0 × 10 −4 Pa or less by a cryopump, into which Ar was introduced, and the color filter with the mask was heated for 5 minutes while maintaining the pressure at 50 Pa. After the heat annealing treatment was completed, the color filters were collected in a dedicated cassette in the carry-in / carry-out room, opened to the atmosphere, and taken out to an external cassette.
【0048】カラーフィルタA、B共に各条件でITO
膜を成膜し、その後沸騰水に1時間浸漬して顕微鏡によ
りクラックの発生の有無を観察した。その結果を表1に
示す。また、温度が125℃、湿度が85%に保たれた
チャンバー内に12時間放置した後、250℃のホット
プレートで5分間加熱した場合の各カラーフィルタの微
分干渉顕微鏡観察によるしわの状態を下記A〜Cに分類
して表1に示す。 A:全く観察されない。 B:表面が若干粒状に変形している。 C:しわが発生している。Each of the color filters A and B is ITO
A film was formed and then immersed in boiling water for 1 hour, and observed for occurrence of cracks with a microscope. Table 1 shows the results. The wrinkle state of each color filter observed with a differential interference microscope when left in a chamber kept at a temperature of 125 ° C. and a humidity of 85% for 12 hours and then heated on a hot plate at 250 ° C. for 5 minutes is shown below. The results are shown in Table 1 classified into A to C. A: Not observed at all. B: The surface is slightly deformed granularly. C: Wrinkles have occurred.
【0049】[0049]
【表1】 [Table 1]
【0050】表1に示したように、カラーフィルタAで
はITO膜の成膜温度が210℃ではクラック、しわが
共に発生し、成膜温度が低くなるにつれてその程度が良
くなっている。成膜温度が100℃以下の場合には、し
わ、クラック共に発生しておらず、良好な結果が得られ
た。また、比抵抗は2.0×10-4Ωcm、波長500
nmでの光透過率も95%以上と液晶駆動用電極に用い
る透明導電膜としての特性も良好であった。As shown in Table 1, in the color filter A, when the film forming temperature of the ITO film was 210 ° C., both cracks and wrinkles occurred, and the degree of the cracks increased as the film forming temperature became lower. When the film formation temperature was 100 ° C. or less, neither wrinkles nor cracks occurred, and good results were obtained. The specific resistance is 2.0 × 10 −4 Ωcm and the wavelength is 500
The light transmittance in nm was 95% or more, and the characteristics as a transparent conductive film used for a liquid crystal driving electrode were also good.
【0051】また、カラーフィルタBでは、成膜温度が
210℃でもクラックは発生していないが、成膜温度が
高い場合にはしわの発生が見られ、成膜温度が低くなる
につれてその程度が良くなっている。150℃以下の成
膜温度で成膜されたITO膜にはしわ、クラック共に発
生しおらず、良好な結果が得られた。カラーフィルタA
とBとで成膜したITO膜の膜特性が異なる理由は、カ
ラーフィルタBではカラーフィルタAに比べて耐湿性が
高く、また、顔料分散法によって作製されたカラーフィ
ルタであるため、R、G、Bの各画素が分断されている
ため、応力が分断された部分において緩和され、クラッ
クやしわが発生しにくいためと考えられる。また、IT
O膜の比抵抗は2.2×10-4Ωcm、波長500nm
の光透過率が95%以上と透明導電膜として実用上十分
な特性が得られた。In the color filter B, no cracks occurred even when the film formation temperature was 210 ° C., but wrinkles were observed when the film formation temperature was high. It's getting better. No wrinkles or cracks occurred in the ITO film formed at a film formation temperature of 150 ° C. or less, and good results were obtained. Color filter A
The film characteristics of the ITO film formed between the color filter B and the color filter B are different because the color filter B has higher moisture resistance than the color filter A and is a color filter manufactured by a pigment dispersion method. , And B are divided, so that the stress is reduced in the divided parts, and cracks and wrinkles are hardly generated. Also, IT
The specific resistance of the O film is 2.2 × 10 −4 Ωcm, and the wavelength is 500 nm.
With a light transmittance of 95% or more, practically sufficient characteristics as a transparent conductive film were obtained.
【0052】上記したように、インクジェット方式によ
るカラーフィルタであっても、成膜条件を設定すること
によって膜特性に優れたITO膜を成膜することができ
る。As described above, an ITO film having excellent film characteristics can be formed by setting the film forming conditions even for a color filter of an ink jet system.
【0053】(実施例2)成膜温度を100℃に設定
し、加熱アニール処理における加熱温度を表2に示すよ
うに設定した以外は実施例1と同様にしてカラーフィル
タA、BにそれぞれITO膜を成膜した。また、ITO
膜を成膜する前のカラーフィルタA、Bの各着色画素の
波長400〜700nmの可視領域における透過率を、
ガラス基板を100%とするリファレンスにおいて測定
し、ITO膜終了後に同じ着色画素を、着色画素の存在
しないITO膜部を100%のリファレンスとして測定
を行い、R、G、Bの各画素について、Lab表色系に
おける色度変化ΔEabによって成膜前後での各画素の
色差を測定した。結果を表2に示す。ΔEabが3.0
以下では人間の目での色差は判別できないとされてい
る。(Example 2) The color filters A and B were formed on the color filters A and B in the same manner as in Example 1 except that the film formation temperature was set to 100 ° C and the heating temperature in the heat annealing treatment was set as shown in Table 2. A film was formed. In addition, ITO
The transmittance in the visible region of the wavelength of 400 to 700 nm of each color pixel of the color filters A and B before the film is formed,
After the ITO film is measured, the same colored pixel is measured using a reference with the glass substrate as 100%. After the ITO film portion without the colored pixel is measured as a 100% reference, Lab is performed for each of R, G, and B pixels. The color difference of each pixel before and after the film formation was measured by the chromaticity change ΔEab in the color system. Table 2 shows the results. ΔEab is 3.0
In the following, it is assumed that the color difference with human eyes cannot be determined.
【0054】[0054]
【表2】 [Table 2]
【0055】表2に示したように、カラーフィルタA、
B共に加熱温度が260℃以上では、各色ともほぼΔE
abは3.0を超え、実用上問題となる。一方、加熱温
度が250℃以下では、各カラーフィルタともにΔEa
bは3.0以下となり、実用上問題とはならない。As shown in Table 2, the color filters A,
When the heating temperature of both B is 260 ° C. or higher, each color is almost ΔE.
ab exceeds 3.0, which is a practical problem. On the other hand, when the heating temperature is 250 ° C. or lower, ΔEa
b becomes 3.0 or less, which is not a practical problem.
【0056】また、カラーフィルタAでは、加熱温度を
230℃以上にしても、ITO膜の比抵抗、透過率いず
れも向上が見られなかった。これは、加熱温度を高くす
ることによって、カラーフィルタからの脱ガスが発生
し、加熱による結晶化を阻害する原因となっているもの
と考えられる。In the case of the color filter A, even when the heating temperature was set to 230 ° C. or higher, neither the specific resistance nor the transmittance of the ITO film was improved. This is considered to be due to the fact that degassing from the color filter is generated by increasing the heating temperature, which causes crystallization to be inhibited by heating.
【0057】以上の結果より、成膜したITO膜の加熱
アニール処理における加熱温度は250℃以下が好まし
く、230℃以下が望ましい。From the above results, the heating temperature in the heat annealing treatment of the formed ITO film is preferably 250 ° C. or less, more preferably 230 ° C. or less.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、カラーフィルタ上に設ける透明導電膜を枚葉式スパ
ッタリング装置によってスパッタ成膜して形成するため
下記のような効果を得ることができる。As described above, in the present invention, since the transparent conductive film provided on the color filter is formed by sputtering with a single-wafer sputtering apparatus, the following effects can be obtained.
【0059】(1)インライン装置に比べて若干生産性
は劣るものの、装置の設置スペースを低減することがで
き、投資リスクを分散することができる。また、量産ラ
インにおいてその生産量に合わせて装置を増やすことが
できる。(1) Although the productivity is slightly lower than that of the in-line device, the installation space of the device can be reduced, and the investment risk can be dispersed. Further, in a mass production line, the number of devices can be increased in accordance with the production amount.
【0060】(2)予めマスクを取り付けたカラーフィ
ルタを本発明の枚葉式スパッタリング装置に投入して透
明導電膜を成膜することにより、従来のインライン装置
のようにトレイを用いることなく成膜することができ、
膜質の維持が容易であり、パーティクルの発生も低減す
ることができる。(2) A color filter with a mask attached in advance is fed into the single-wafer sputtering apparatus of the present invention to form a transparent conductive film, thereby forming a film without using a tray as in a conventional in-line apparatus. Can be
The film quality can be easily maintained, and the generation of particles can be reduced.
【0061】(3)透明導電膜としてITO膜を、15
0℃以下の成膜温度により成膜することによって、液晶
表示装置のセル組工程において下地の着色層や保護層に
しわが発生したり、光透過率が低下したり、或いは成膜
したITO膜にクラックが発生して著しく抵抗値が低下
したり、断線による表示不良を起こす恐れのない信頼性
の高い透明導電膜付きのカラーフィルタを提供すること
ができる。(3) An ITO film as a transparent conductive film is
By forming a film at a film formation temperature of 0 ° C. or less, wrinkles may occur in the underlying colored layer or protective layer in the cell assembly process of the liquid crystal display device, the light transmittance may be reduced, or the formed ITO film may be damaged. It is possible to provide a highly reliable color filter with a transparent conductive film, which is free from a possibility that a crack is generated, a resistance value is remarkably reduced, and a display failure due to disconnection is not caused.
【0062】(4)透明導電膜としてITO膜を、成膜
後に250℃以下の温度で加熱アニール処理することに
より、カラーフィルタの色の劣化を防止することができ
る。(4) By subjecting an ITO film as a transparent conductive film to a heat annealing treatment at a temperature of 250 ° C. or less after film formation, it is possible to prevent the color of the color filter from deteriorating.
【0063】(5)透明導電膜の成膜後の加熱アニール
処理をホットプレートで行うことによって、加熱アニー
ル処理にかかる時間を短縮して生産性を向上することが
できる。(5) By performing the heat annealing process after the formation of the transparent conductive film on a hot plate, the time required for the heat annealing process can be shortened and the productivity can be improved.
【0064】(6)透明導電膜の成膜後の加熱アニール
処理を不活性ガス雰囲気中で行うことにより、加熱時間
を短縮して生産性を向上することができる。(6) By performing the heat annealing after the formation of the transparent conductive film in an inert gas atmosphere, the heating time can be shortened and the productivity can be improved.
【0065】(7)透明導電膜の成膜後の加熱アニール
処理にかかる時間を5分以下とすることによって、成膜
タクトが加熱アニール処理タクトに律速することがな
く、良好な特性の透明導電膜を得ることができ、品質と
生産性を両立することができる。(7) By setting the time required for the heat annealing after the formation of the transparent conductive film to 5 minutes or less, the film forming tact is not limited by the heat annealing tact, and the transparent conductive film having good characteristics can be obtained. A film can be obtained, and both quality and productivity can be achieved.
【0066】(8)インクジェット方式により着色部を
着色したカラーフィルタでもしわやクラックのない良好
な透明導電膜を形成することができる。(8) A good transparent conductive film without wrinkles or cracks can be formed even with a color filter in which a colored portion is colored by an ink jet method.
【図1】本発明の一実施形態の構成を示す模式図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】サイドデポ方式を採用した枚葉式スパッタリン
グ装置のスパッタ室内の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a sputtering chamber of a single-wafer sputtering apparatus employing a side deposition method.
【図3】カラーフィルタとマスクとの仮固定方法を示す
模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of temporarily fixing a color filter and a mask.
【図4】透明導電膜の成膜時のスパッタ室内の模式断面
図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a sputtering chamber when a transparent conductive film is formed.
【図5】ITO膜の膜応力の成膜時の基板温度に対する
依存性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the dependence of the film stress of the ITO film on the substrate temperature during film formation.
【図6】オーブンとホットプレートでそれぞれ基板を加
熱した場合の、加熱時間に対する基板表面温度を示す図
である。FIG. 6 is a diagram illustrating a substrate surface temperature with respect to a heating time when a substrate is heated by an oven and a hot plate, respectively.
【図7】成膜されたITO膜の比抵抗の加熱アニール処
理における加熱時間依存性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the heating time dependency of the specific resistance of a formed ITO film in a heat annealing process.
【図8】真空中とAr雰囲気中でそれぞれ基板を加熱し
た場合の、加熱時間に対する基板表面温度を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a substrate surface temperature with respect to a heating time when a substrate is heated in a vacuum and in an Ar atmosphere, respectively.
11、12 搬入搬出室 13 加熱室 14〜16 スパッタ室 17 搬送室 18、19 外部カセット 20 移載ロボット 21 マスク付き基板 22 均熱板 23 支持台 24 突き当てピン 25 ターゲット 26 ゲートバルブ 27 排気口 31 カラーフィルタ 32 マスク 33 仮固定治具 41 カラーフィルタ 42 マスク 43 仮固定治具 44 均熱板 45 支持台 46 ヒータ 47 磁石 48 突き当てピン 11, 12 Loading / unloading chamber 13 Heating chamber 14-16 Sputtering chamber 17 Transfer chamber 18, 19 External cassette 20 Transfer robot 21 Substrate with mask 22 Heat equalizing plate 23 Supporting stand 24 Butt pin 25 Target 26 Gate valve 27 Exhaust port 31 Color filter 32 Mask 33 Temporary fixing jig 41 Color filter 42 Mask 43 Temporary fixing jig 44 Heat equalizing plate 45 Support base 46 Heater 47 Magnet 48 Butt pin
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Claims (10)
ーフィルタ上に透明導電膜をスパッタリングにより形成
するための枚葉式スパッタリング装置であって、搬送室
の周囲に、少なくとも一つの搬入搬出室、少なくとも一
つのスパッタリング室、少なくとも一つの加熱室を、そ
れぞれ搬送室とはゲートバルブを介して連通して配置し
たことを特徴とするスパッタリング装置。1. A single-wafer sputtering apparatus for forming a transparent conductive film by sputtering on a color filter having a plurality of colored portions on a transparent substrate, wherein at least one loading / unloading device is provided around a transfer chamber. A sputtering apparatus, comprising: a chamber, at least one sputtering chamber, and at least one heating chamber, each of which is communicated with a transfer chamber via a gate valve.
ーフィルタ上に、請求項1に記載のスパッタリング装置
を用いてスパッタリングにより透明導電膜を形成する方
法であって、搬入搬出室にカラーフィルタを搬入し、搬
送室を介して該カラーフィルタをスパッタリング室内に
搬送してスパッタリングにより透明導電膜を成膜した
後、搬送室を介して該カラーフィルタを加熱室に搬送し
て成膜時よりも高温で加熱アニール処理を施した後、搬
送室を介して搬入搬出室に搬送することを特徴とする透
明導電膜形成方法。2. A method for forming a transparent conductive film on a color filter having a plurality of colored portions on a transparent substrate by sputtering using the sputtering apparatus according to claim 1, wherein a color is provided in the loading / unloading chamber. After loading the filter, transporting the color filter into the sputtering chamber via the transport chamber to form a transparent conductive film by sputtering, and transporting the color filter to the heating chamber via the transport chamber, A method for forming a transparent conductive film, comprising performing a heat annealing treatment at a high temperature, and then carrying the article through a carrying chamber to a carry-in / carry-out chamber.
金属酸化物からなる請求項2に記載の透明導電膜形成方
法。3. The method according to claim 2, wherein the transparent conductive film is made of a metal oxide mainly composed of In 2 O 3 .
3に記載の透明導電膜形成方法。4. The method according to claim 3, wherein the transparent conductive film is made of ITO.
または4のいずれかに記載の透明導電膜形成方法。5. The film forming temperature is 150 ° C. or lower.
5. The method for forming a transparent conductive film according to any one of 4.
温度が250℃以下である請求項3〜5のいずれかに記
載の透明導電膜形成方法。6. The method for forming a transparent conductive film according to claim 3, wherein the heating temperature in the heat annealing treatment after the film formation is 250 ° C. or less.
時間が5分以下である請求項2〜6のいずれかに記載の
透明導電膜形成方法。7. The method for forming a transparent conductive film according to claim 2, wherein the heating time in the heat annealing treatment after the film formation is 5 minutes or less.
ート上で行う請求項2〜7のいずれかに記載の透明導電
膜形成方法。8. The method for forming a transparent conductive film according to claim 2, wherein the heat annealing after the film formation is performed on a hot plate.
雰囲気中にて行う請求項2〜8のいずれかに記載の透明
導電膜形成方法。9. The method for forming a transparent conductive film according to claim 2, wherein the heat annealing after the film formation is performed in an inert gas atmosphere.
ット方式により着色されている請求項2〜9のいずれか
に記載の透明導電膜形成方法。10. The method for forming a transparent conductive film according to claim 2, wherein the colored portion of the color filter is colored by an ink jet method.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000142726A JP2001323370A (en) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | Transparent conductive film deposition method, and sputtering system for use in the method |
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Publications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-05-16 JP JP2000142726A patent/JP2001323370A/en not_active Withdrawn
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